2020版高中物理 19.6 核裂变知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 19.6 核裂变知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 19.6 核裂变知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.(2020·常州高二检测)当一个重核裂变时，它能产生的两个核( )‎ A.一定是稳定的 B.含有的中子数较裂变前重核的中子数少 C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量 D.可以是多种形式的两个核的组合 ‎2.关于裂变反应,下列说法中正确的是( )‎ A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分 B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量 C.铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分 D.所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应 ‎3.铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( )‎ A.铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子 C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D.能否发生链式反应与铀块的质量无关 ‎4.下列核反应中，表示核裂变的是( )‎ A.23892U→23490Th+42He B‎.146C→147N+0-1e C.23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n D.94Be+42He→‎126C+10n ‎5.落在日本广岛上的原子弹相当于2万吨TNT炸药放出的能量.原子弹放出的能量约8．4×1013 J，试问有多少个23592U原子核进行分裂?该原子弹中含23592U的质量最小限度为多少千克?(一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为 200 MeV)‎ ‎【课后巩固】‎ ‎6.(2020·南京高二检测)1个铀235核吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则‎1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )‎ A.NA×196 MeV B.235NA×196 MeV C.235×196 MeV D.×196 MeV ‎7.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，还放出( )‎ A.1个α粒子 B.3个中子 C.10个中子 D.10个质子 ‎8.核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇.在核反应中有一种是23592U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应,其裂变方程为23592U+10n→X+9438Sr+1010n,则下列叙述正确的是( )‎ A.X原子核中含有54个质子 B.X原子核中含有53个中子 C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D.裂变时释放能量,出现质量亏损,质量数不守恒 ‎9.为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( )‎ A.核能发电对环境的污染比火力发电要小 B.核能发电对环境的污染比火力发电要大 C.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能 D.重核裂变是非常清洁的能源，无任何污染 ‎10.我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：‎ ‎①23592U原子核中有92个质子，143个中子；‎ ‎②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U+10n→‎ ‎13954Xe+9538Sr+210n;‎ ‎③23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；‎ ‎④一个23592 U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10-11 J.‎ 以上说法中完全正确的是( )‎ A.①②③ B.②③④‎ C.①③④ D.①②④‎ ‎11.每昼夜消耗‎220 g铀235的核电站，如果效率为25%，它生产的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)‎ ‎12.23592U受中子轰击时会发生裂变，产生14156Ba和9236Kr，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV.‎ ‎(1)写出核反应方程;‎ ‎(2)现在要建设发电功率为5×105 kW的核电站，用23592U作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗23592U多少千克？(阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol-1)‎ 答案解析 ‎1.【解析】选B、D.重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大,C错误.中子数会减少，故B正确.重核裂变的产物是多种多样的,故A错误，D正确.‎ ‎2.【解析】选B、C.用中子轰击23592U和23994Pu(钚)等少数几种重核元素才能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率很大，由此知B、C正确.‎ ‎3.【解析】‎ 选C.要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确.‎ ‎4.【解析】选C.23892U→23490Th+42He是α衰变，‎146C→147N+0-1e是β衰变，94Be+42He→‎126C+10n是人工转变，只有C选项是重核裂变.‎ ‎5.【解析】一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为 ‎200 MeV＝200×106 eV＝2.0×108×1.6×10-19 J ‎＝3.2×10-11 J.‎ 设共有n个23592U核发生裂变 ‎(个)‎ 铀的质量m＝235×10-3×≈‎‎1.015 kg 答案:2.6×1024个 ‎‎1.015 kg ‎6.【解析】选D‎.1 g纯铀235有×NA个铀235核.因此‎1 g纯铀235吸收中子完全发生核反应可以释放出×196 MeV能量.‎ ‎7.【解析】选C.设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得 由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10.故C正确.‎ ‎8.【解析】选A.由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子,78个中子,故A正确,B、D错,释放能量不是质量变成了能量,而是亏损的质量以能量的形式释放,C错.‎ ‎9.【解析】选A、C.目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，但也有一定的污染，故A、C正确，B、D错误.‎ ‎【变式备选】核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是( )‎ A.核燃料，慢化剂，冷却系统和控制调节系统 B.核燃料，慢化剂，发热系统和传热系统 C.核燃料，调速剂，碰撞系统和传热系统 D.核燃料，中子源，原子能聚存和输送系统 ‎【解析】选A.核反应堆的主要部分包括：①核燃料，即铀235.②慢化剂,采用石墨、重水和普通水.③控制棒，控制链式反应的速度.④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错.‎ ‎10.【解题指南】解答本题应明确以下几点：‎ ‎(1)质量数=质子数+中子数.‎ ‎(2)放射性元素的半衰期与温度等外界因素无关.‎ ‎(3)明确裂变方程的书写方法.‎ ‎(4)了解1个23592U裂变大约放出200 MeV的能量，并掌握MeV与J的换算.‎ ‎【解析】选D.由23592U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；因为 ‎200 MeV=200×106×1.6×10-19 J=3.2×10-11 J所以④正确，故答案为D.‎ ‎11.【解析】一昼夜消耗的铀所产生的核能 ΔE=200×106×1.6×10-19××6.02×1023 J ‎=1.80×1013 J；‎ 电功率 ‎=5.2×107 W.‎ 答案:5.2×107 W ‎12.【解析】(1)核反应方程 ‎23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n+200 MeV ‎(2)核电站一天发出的电能E1=Pt ①‎ 设每天消耗23592U的质量为m，核裂变释放的能量为 ‎ ②‎ 由能量转化得E1=ηE2 ③‎ 由①②③式得m=‎1.06 kg.‎ 答案:(1)23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n+200 MeV ‎(2)‎‎1.06kg ‎【总结提升】裂变问题的分析方法 ‎(1)对于裂变问题，要知道是什么原子核发生了裂变，写出原子核的裂变方程，应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒；更应该注意的是，原子核的裂变方程必须是能够实际发生的，不能随意编造，并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生.‎ ‎(2)根据质能方程ΔE=Δmc2，由反应前后原子核的质量亏损，可以计算出一个原子核裂变时释放的能量.‎ ‎(3)计算出总的原子核个数N，则释放的总能量为E总=NΔE